Hydra DNA, Bir Kafayı Yeniden Büyütmenin Birden Fazla Yolu Olduğunu Ortaya Çıkardı

Dünyanın dört bir yanındaki nehirlerde ve akarsularda tüp şeklinde bir etobur yaşar. Avını dokunaçlardan oluşan bir taç ile felç eder ve yakalar, ardından ağzından içeri çeker (aynı zamanda anüsü olarak da işlev görür). Bu rahatsız edici yaratık, çoğunlukla böcek larvalarını ve kabukluları yiyen, en fazla yarım inç uzunluğunda tatlı suda yaşayan bir cnidarian olan bir hidradır. Bir hidranın görünüşü ve yeme alışkanlıkları tek başına ona bir bilim kurgu hissi verir, ancak vücudunu – hatta kafasını – sadece bir doku veya hücre yığınından yeniden oluşturma yeteneği onu başka bir seviyeye yükseltir.

Irvine’deki California Üniversitesi’nden gelişim biyoloğu Ali Mortazavi, “Öldürmeye çalışmadığınız veya açlıktan öldürmediğiniz sürece asla ölmeyeceği düşünülen bu organizmalardan biri” dedi. Bir hidranın yenilenme yetenekleri, sürekli olarak kendi parçalarını değiştirmesine izin verir, bu nedenle yaşlılık veya hastalık gibi şeylere yenik düşmez. Ölümsüzlük avantajının yanı sıra, sürekli yenilenme, bir hidranın vücut parçalarını kaybetmek gibi küçük şeyleri terlemesi gerekmediği anlamına gelir. Birkaç gün verin ve her şeyi geri alacak.

Dr. Mortazavi ve meslektaşları, bir hidranın başını nasıl yenilediğini anlamak için büyük bir adım attılar. Araştırmaları Çarşamba günü Genome Biology and Evolution’da yayınlandı.

Bu olağanüstü başarıyı neyin mümkün kıldığını araştırmak için araştırmacılar, hidra başı rejenerasyonu boyunca gen ifadesindeki değişikliklere – bir genin DNA’dan RNA’ya kopyalanıp kopyalanmadığına – baktılar. Gen ekspresyonunun bu kontrolüne epigenetik düzenleme denir. Hydralar, insanlar gibi, az yenilenme kapasitesine sahip türlerinkine oldukça benzer bir genoma sahiptir, bu nedenle epigenetik düzenlemenin, hidranın yenilenme güçlerini mümkün kılmada önemli bir rol oynadığı düşünülmektedir.

Ekip, güçlendiriciler adı verilen DNA uzantılarının düzenlenmesinde dinamik değişiklikler keşfetti. Güçlendiriciler, ilgili bir genin DNA’dan RNA’ya kopyalanma olasılığını artırır. Ekip, uzun süredir rejenerasyon için önemli olduğu bilinenler de dahil olmak üzere, bu geliştiricilerin birçok genin ekspresyonunu sağlamaya yardımcı olduğunu buldu. Çalışmanın hidrayı, memeliler de dahil olmak üzere diğer birçok hayvanla aynı klübe koyduğunu belirten Dr. Mortazavi, “Hiraların bu güçlendirici bölgelere sahip olduğunu kimse bilmiyordu” dedi.

Araştırmacılar daha sonra kafa rejenerasyonu sırasında gen ekspresyonunu tomurcuklanma sırasındaki gen ekspresyonu ile karşılaştırdılar; bu, bir hidranın temelde kendisinin bir kopyası olan bir polip büyüttüğü bir eşeysiz üreme şeklidir. Bu süreç, ikinci bir kafanın büyümesini gerektiriyor, ancak araştırmacılar, tomurcuklanan bir kafanın, yaralanmadan sonra yeniden büyüyen bir kafadan çok farklı bir şekilde oluştuğunu buldular.

University of University’de gelişim biyoloğu olan Aide Macias-Muñoz, “Gen ekspresyonundaki eğilimlere baktığımda, genler tomurcuklanan kafa gelişimi boyunca yavaş yavaş artıyor, ancak rejenerasyonda bu keskin dönüşleri fark ettik” dedi. Çalışma yazarlarından biri olan California, Santa Barbara. “Birçok gen açılıyor, sonra kapatılıyor ve sonra tekrar açılıyor. Yani sonuç aynı olsa da, yörünge aslında çok farklı gibi görünüyor. ”

Dr. Mortazavi, gen ekspresyon zamanlamasının kafa rejenerasyonu ve tomurcuklanma arasında çok fazla değiştiğini görünce de şaşırdı. “Açıkçası bir kafa yapmanın birden fazla yolu var,” dedi.

Bu güçlendirici bölgelerin keşfi ve bunların hidra başı rejenerasyonundaki rolü, güçlendiricilerin evriminin, yaklaşık 750 milyon yıl önce cnidarians ve bilateriyenlerin (insanlar gibi iki taraflı simetriye sahip hayvanlar) evrimsel ayrışmasından önce geldiğini göstermektedir. Ulusal Kanser Enstitüsü’nde rejenerasyonu inceleyen ancak çalışmaya dahil olmayan bir gelişim biyoloğu olan Erin Davies, bu bulguları hidralar gibi eski yaratıkları çalışmanın öneminin bir hatırlatıcısı olarak görüyor.

“Gelişimsel biyolojideki birçok temel soruyu yanıtlamak için gerçekten çok iyi bir konumdalar” dedi ve “Sinir sistemleri nasıl gelişti? İkili simetriyi nasıl elde ettiniz?”

Dr. Davies, ortak amacın hastalıklı ve yaralı dokuları ve hatta tüm organları restore etmek olduğu rejeneratif tıp alanı için de bu tür çalışmaların gerekli olduğunu söyledi.

“Herhangi bir hayvan sistemindeki bir paradigma üzerinde iyi bir hakimiyetiniz varsa,” dedi, “o zaman memeliler gibi daha az rejenerasyon yetkinliği olan türlerde şeyleri nasıl tersine çevirebileceğinizi düşünmeye başlayabilirsiniz. ”